一种液态金属供墨系统的制作方法

本发明涉及一种液态金属供墨系统，用于液态金属打印机中。

背景技术：

随着印刷电子技术的不断进步，以液态金属为代表的导电流体应运而生，使得打印导线制作液态金属柔性电子电路成为了可能，不仅变革了以往传统的pcb(印制电路板)硬制电子电路制造模式，还极大地降低了电子电路的制造时间和成本。液态金属打印技术在柔性电路、pcb(印制电路板)、天线等电子器件的快速制造上有着得天独厚的优势，具有十分广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明提供一种液态金属供墨系统，可保证稳定的液位高度和气压环境，从而提高打印质量。

本发明提供一种液态金属供墨系统，包括墨盒、液位计、负压接口、进墨口、排墨口)、出墨口、喷头，其中墨盒位于供墨系统上方，液态金属位于其中，利用其自重完成供给过程，墨盒内部为储墨腔，液位计设置于储墨腔中，测量液态金属的液位高度；负压接口位于墨盒的侧壁上，与储墨腔连通；进墨口、排墨口和出墨口均位于墨盒的底部，进墨口和排墨口根据墨盒中液态金属的液位高度的变化，输入或排出墨盒中的液态金属，出墨口连接供给通道，为液态金属的打印通路提供墨水；喷头连接在供给通道的最下方，液态金属通过喷头完成打印；还包括鲁尔接头ⅰ和鲁尔接头ⅱ，鲁尔接头ⅰ和鲁尔接头ⅱ组合形成供给通道用于液态金属供给传输。

进一步的，储墨腔为相互连通的两个储墨腔，由一壁部隔开，在腔体底部连通；液位计分别为液位计ⅰ、液位计ⅱ，分别设置在两个储墨腔内，测量两个储墨腔中的液位高度为h1和h2，墨盒的实际液位高度为h，h＝(h1+h2)/2。

进一步的，负压接口与其中一个储墨腔连通。

进一步的，还包括液体电磁阀，其连接于供给通道上，用于控制供给通道中的液态金属。

进一步的，还包括液位控制板卡，位于墨盒的上方，与液位计ⅰ和液位计ⅱ共同控制墨盒的实际液位高度h；液位控制板卡上预先设定的液位高度为h0；当h＜h0时，墨盒中的液位偏低，液态金属通过进墨口继续输送液态金属，直到h＝h0；当h＞h0时，墨盒中的液位偏高，液态金属通过排墨口往外排出多余的液态金属，直到h＝h0；当h＝h0时，进墨口和排墨口关闭，始终保持h＝h0。

进一步的，负压接口与外部气压源连通，气压源的设定压力为p2，大气压力为p0，供墨系统本身的阻力压力为p3，墨盒到喷头的液位差所产生的压力为p1，其中p1＝ρgh，p1+p2＝p0+p3。

进一步的，在喷头上方还连接有过滤器，过滤器内设有滤芯，滤芯为具有直径小于或等于0.2毫米圆孔的硅胶片。

进一步的，还包括锁紧螺母，液位计ⅰ和液位计ⅱ分别通过锁紧螺母(5)固定于墨盒的上方。

本发明的有益效果：

(1)提供恒定的液位高度，合适的气压环境，同时保证液态金属墨水处于平衡状态，从而保证喷头每次喷出的墨滴都是相同体积的，便于实现按需打印，提高打印的精度；

(2)防止液态金属墨水的泄露，节约资源；

(3)确保流到喷头处的液态金属墨水是无杂质的，防止杂质堵塞喷头，提高打印质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例的液态金属供墨系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施例的液态金属供墨系统的剖面示意图；

图3是本发明具体实施例的液态金属供墨系统中墨盒1的俯视图及a-a剖面图和b-b剖面图；

图4是本发明具体实施例的液态金属供墨系统中压力值之间的关系。

附图标记：1-墨盒，2-液位计ⅰ，3-液位计ⅱ，4-液位控制板卡，5-锁紧螺母，6-负压接口，7-进墨口，8-排墨口，9-出墨口，10-鲁尔接头ⅰ，11-液体电磁阀，12-鲁尔接头ⅱ，13-过滤器，14-喷头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

具体实施方式

参见图1-3，本发明具体实施例中的液态金属供墨系统主要包括墨盒1，液位计ⅰ2，液位计ⅱ3，液位控制板卡4，锁紧螺母5，负压接口6，进墨口7，排墨口8，出墨口9，鲁尔接头ⅰ10，液体电磁阀11，鲁尔接头ⅱ12，过滤器13，喷头14。

墨盒1位于供墨系统的上方，液态金属位于其中，利用其自重完成供给过程，墨盒1内部为相互连通的两个储墨腔，由一壁部隔开，在腔体底部连通，两个储墨腔分别设有液位计ⅰ2和液位计ⅱ3，分别测量两个储墨腔中的液位高度为h1和h2，墨盒1的实际液位高度为h，h＝(h1+h2)/2；负压接口6位于墨盒1的侧壁上，与其中一个储墨腔连通；进墨口7、排墨口8和出墨口9均位于墨盒1的底部，进墨口7和排墨口8根据墨盒1的实际液位高度h的变化，输入或排出墨盒1中的液态金属，出墨口9连接供给通道，为液态金属的打印通路提供墨水；液体电磁阀11连接于供给通道上，用于控制供给通道中的液态金属；喷头14连接在供给通道的最下方，液态金属通过喷头14完成打印。

液态金属供墨系统，还包括锁紧螺母5，液位计ⅰ2和液位计ⅱ3分别通过锁紧螺母5固定于墨盒1的上方。

其中，鲁尔接头ⅰ10和鲁尔接头ⅱ12，分别位于液体电磁阀11的上下两侧，共同形成供给通道。鲁尔接头ⅰ10和和鲁尔接头ⅱ12除了起到连接的作用，还充当输送管道。根据实际的供给需要与机器尺寸设计要求，鲁尔接头可以为单个或多个，通过拼接形成供给通路，不需要利用塑胶管或是其他样式的墨管来形成供给通路。与现有技术中只使用墨管来进行输送相比，具有拆卸容易、节约原料、重复利用、不易变形、提高气密性的优势。当供墨系统需要拆卸清洗时候，鲁尔接头可实现轻松拆卸。现有技术如果拆卸墨管，则比较困难，多数时候不得不通过破坏旧墨管的方式进行拆卸，相当于清洗一次就需要更换一次新墨管，比较浪费；墨管在进行拆卸的时候容易发生变形，导致墨管发生漏气漏墨现象，而鲁尔接头可保证反复拆装后仍能保持很好的气密性。

本发明具体实施例中的液态金属供墨系统的工作过程如下：

参见图1，墨盒1分为左右两个储墨腔，两个储墨腔在底部是连通的，左右两个储墨腔上分别装有液位计ⅰ2和液位计ⅱ3，以及液位控制板卡4，此外，墨盒1上还设有进墨口7和排墨口8，以及出墨口9。

液态金属墨水从左侧储墨腔上的进墨口7进入墨盒1，液位计ⅰ2首先开始计量液位高度h1，之后液态金属墨水通过左侧储墨腔和右侧储墨腔之间连通的墨道流入到右侧储墨腔，此时，液位计ⅱ3也开始计量液位高度h2，液态金属在墨盒1中的实际的液位高度h＝(h1+h2)/2，而液位控制板卡4上预先设定的液位高度为h0。

当h＜h0时，墨盒1中的液位偏低，液态金属通过进墨口7继续输送液态金属，直到h＝h0；当h＞h0时，墨盒1中的液位偏高，液态金属通过排墨口8往外排出多余的液态金属，直到h＝h0；当h＝h0时，进墨口7和排墨口8关闭，始终保持h＝h0。

参见图4，本发明的液态金属供墨系统中，墨盒1在喷头14上方，所以系统采用负压控制的方式平衡墨水重力产生的压强，如此墨水才不会从喷头14渗出。墨盒1上设有负压接口6，用来连接气泵等可提供气压源的装置，气压源的设定压力为p2，大气压力为p0，系统本身的阻力压力为p3，墨盒1到喷头14的液位差所产生的压力为p1，设定压力p2的大小是根据p0、p3、p1而设置的。由受力平衡可以得到p1+p2＝p0+p3，由于p1远远大于p3，所以p2小于标准大气压p0，为真空或负压。

由于p1＝ρgh，所以p2＝p0+p3-p1，其中：p1为墨盒1到喷头14的液位差所产生的压力；p2为气压源的设定压力；p3为系统本身的阻力压力；p0为大气压力。

系统如果出现漏气，喷头14处会出现渗墨或者滴墨现象，因此在出墨口9下方增加一个液体电磁阀11，电磁阀11不通电是关闭状态，通电后才是开启状态。增加电磁阀11的目的是使得当液态金属供墨系统长期不用或系统漏气时候，液态金属墨水也不会发生泄露。

液体电磁阀11的下方还设有过滤器13，过滤器13不仅可以过滤液态金属墨水中直径超过0.2毫米的颗粒杂质，还可以吸附液态金属墨水中的氧化物。过滤器13需要定期更换，过滤器13里面的滤芯可以采用直径小于或等于0.2毫米圆孔的硅胶片来制作。相关实验表明，硅胶片可以吸附液态金属中的氧化物。